Теплообменник для банной печи для чего нужен
Какой теплообменник для банной печи лучше
Кроме прогрева парной до необходимой температуры, для комфортного посещения бани или сауны нужно большое количество горячей воды. Решают проблему разными способами: установкой бойлера или проточного водонагревателя.
Судя по отзывам потребителей, наиболее экономичным и теплоэффективным решением считается теплообменник для банной печи. Устройство, в зависимости от конструкции, обеспечивает потребности в ГВС и позволяет полноценно обогреть смежные помещения: моечную и предбанник.
Как работает теплообменник, установленный в банную печь
Устройство печи с теплообменником настолько хорошо зарекомендовало себя, что появились различные варианты конструкции теплосъема, с различной степенью эффективности. Самые распространенные:
Водяная рубашка, окружающая топочную камеру, применяется крайне редко и встречается всего в 1-2 моделях печей заводского производства.
Между тем, банные печи с теплообменником стали предметом дискуссий потребителей. Некоторые утверждают, что применение не практично, другие наоборот, указывают на удобство и комфорт во время эксплуатации.
Что дает встроенное или самоварное устройство теплосъема?
Принцип работы зависит от используемого устройства. Эффективность определяется несколькими параметрами:
По своей конструкции, можно разделить все водогрейные устройства на встроенные и надстраиваемые (самоварного типа).
Встроенный теплообменник
Печи для бани с водяным контуром под отопление и нужды ГВС, стали появляться после того, как хорошие отзывы получили обычные водяные теплогенераторы. По своему устройству, печное оборудование с интегрированным водонагревательным контуром делится на несколько классов:
Принцип работы интегрированного теплообменника в банной печи заключается в следующем. Спираль или пластина разогреваются от дымовых газов, температура которых достигает 450-500°С. При нагреве возникает давление, заставляющее теплоноситель циркулировать в системе обогрева. В схемах, где используется бойлер косвенного нагрева, ГВС подогревается за счет тепла отопления.
Самоварного типа
Установка теплообменника на банную печь – бюджетное решение проблемы ГВС и отопления. Водогрейное устройство изготавливается двумя способами:
Движение воды в теплообменнике самоварного типа происходит по естественным физическим законам. Нагретая жидкость поднимается вверх, в емкости создается давление.
Оптимальный объем теплообменника самоварного типа выбирают так, чтобы вода достигала необходимой температуры, после 2-3 часов интенсивного горения. Конструкция оптимально подходит для обеспечения водоснабжения горячей водой.
Какой теплообменник выбрать для печи в баню
При выборе конструкции теплообменника, учитывают преимущества и недостатки каждого вида. На подбор подходящего устройства влияет целевое предназначение и необходимая производительность:
Выбирая, что установить, встроенный теплообменник или самоварного типа, учитывают особенности их эксплуатации. Для одновременного отопления и обеспечения горячей воды, лучше подойдет змеевик, пластинчатый теплосъемник или водяная рубашка. Исключительно для ГВС, лучше установить водонагревательную емкость самоварного типа.
Как установить теплообменник в печь
Встроенный теплообменник – монтируют на заводе, барабанного типа – устанавливается на трубу дымохода. Баки изготавливают разного внутреннего диаметра, поэтому, монтаж не требует много усилий и проводится одновременно с выводом дымоходной трубы. Заводские емкости поставляются с вместимостью от 20 до 80 л.
Сложность заключается в подключении батарей от печи. На корпусе расположены специальные отводы для подачи и обратки теплоносителя, к которым подсоединяются трубы системы отопления.
Работы выполняют с соблюдением следующих рекомендаций:
Какие печи для бани лучше – с контуром или без
В традиционных банных печах не использовался теплообменник в обычном понимании этого слова. В каменках устанавливали встроенный бак с нижним или верхним подключением, предназначенный для нагрева воды. Позже, появился съемный теплообменник, устанавливаемый на дымоход.
За определенный период эксплуатации, потребители смогли выделить слабые и сильные стороны печки с водогрейным контуром. Узнать о них можно, внимательно изучив отзывы о теплообменниках.
В качестве недостатков выделяют:
В зимний период, после каждого посещения и растопки печи, потребуется убрать воду из внутреннего теплообменника, что также доставляет неудобство.
Банные печи с водяным контуром получили широкое применение в промышленных целях. Бытовые модели не получили широкого распространения, за исключением водонагревателей самоварного типа, устанавливаемых на трубу.
Печь для бани с теплообменником
Решать вопрос нагрева воды для помывки в бане можно различными способами, в том числе и путем установки электрического бойлера. Зато когда в бане планируется поставить хорошую дровяную печку, то никакое дополнительное оборудование для этой цели и не требуется. Достаточно подобрать и приобрести готовый отопитель с теплообменником либо изготовить последний самостоятельно. Разобраться в вопросах, зачем нужен теплообменник для бани и каким образом его правильно смонтировать, призвана помочь данная статья.
Для чего нужен теплообменник?
Подавляющее большинство конструкций банных печей не способствует экономии древесного топлива. Это объясняется специфическими требованиями к ним, а именно:
Исходя из перечисленных требований, печи для бани конструируются таким образом, чтобы быстро достигать высокой температуры в топке и поддерживать ее в течение определенного промежутка времени. При этом много неиспользованного тепла попросту уходит в атмосферу через дымоходную трубу. Грех не пустить эту тепловую энергию на подогрев воды для помывки или даже отопления смежных с парилкой помещений.
Примечание. Исключением являются кирпичные колпаковые печи Кузнецова, предназначенные для бань. Продуманная конструкция позволяет существенно экономить дрова, печь долго держит тепло и к тому же обогревает соседние помещения. Существуют и модификации с применением водяного теплообменника.
Одно из самых простых решений – это использовать тепло, выделяемое при сжигании древесины. В настоящий момент на рынке предлагается множество моделей печей со встроенным змеевиком. Если же отопитель без водяного контура уже установлен и функционирует, ничто не мешает оборудовать его самодельным или заводским теплообменником. Тогда не придется тратиться на бойлер и потом платить за электроэнергию.
Принцип работы
По принципу действия устройства для подогрева воды делятся на 3 типа:
Примечание. Существуют модели, где в тело печи встроен не змеевик, а бак для воды из нержавейки. Их принципы действия аналогичны.
В первом случае теплообменник представляет собой змеевик из стальной трубы, встроенный прямо в топливник. Его располагают таким образом, чтобы труба не подвергалась прямому воздействию пламени, то есть, находилась вне зоны самой высокой температуры. Желательно, чтобы элемент стоял на пути отходящих продуктов сжигания топлива, тогда он не прогорит и прослужит достаточно долго. Встроенный змеевик для нагрева воды на выходе имеет патрубки для присоединения труб, ведущих к выносной накопительной емкости.
В подобных теплообменниках вода прогревается довольно быстро, но при этом назвать процесс эффективным никак нельзя. Ведь нагреватель отбирает тепло напрямую из топки, тем самым уменьшая мощность отопителя. Парная прогревается дольше, соответственно, дров уходит больше. Раскаленные дымовые газы как вылетали в трубу, так и продолжают беспрепятственно вылетать, КПД агрегата остается очень низким (не более 50%).
Примечание. Исключением из этого правила считаются кирпичные банные печи с теплообменником и несколькими ходами движения дымовых газов, обогревающие предбанник и моечную.
Наружный навесной бак из нержавеющей стали – это еще один вариант передачи печного тепла воде. Обычно он подвешивается к одной из боковых стенок топливника и нагревается за счет инфракрасного излучения от нее. Способ привлекает своей доступностью в реализации, но не очень удобен в эксплуатации. Помимо недостатка с прямолинейным отбором теплоты, описанным выше, подвесной бак вдобавок требует постоянного добавления холодной воды.
Устройства отбора теплоты у дымовых газов
Следует отметить, что даже самый простой водяной теплообменник на трубу резко повышает эффективность сжигания топлива до 60%. Фокус в том, что данное устройство никак не влияет на функционирование самой печки, не увеличивает время протапливания парной и расход дров. Главное достоинство таких теплообменников заключается в том, что они отбирают тепловую энергию продуктов сгорания, понижая их температуру.
Данный принцип работы теплообменника используют многие производители металлических банных печей, устанавливая бак для воды открытого типа прямо на дымоходную трубу. Этот вариант популярен ввиду своей доступности, но не очень удобен. Причина – все тот же долив воды по мере ее использования или испарения вследствие закипания.
Наконец, самый лучший со всех точек зрения вариант – банная печь с теплообменником на дымоходе в виде проточного нагревателя небольшой вместительности (от 5 до 10 л). К нему, как и ко встроенному в печь змеевику, через патрубки присоединяется система с выносным резервуаром – накопителем. Объем выносного бака составляет 60—120 л в зависимости от мощности отопительного агрегата. За время протапливания вода в емкости достигает необходимой температуры для помывки.
Кроме перечисленных, существуют и комбинированные модели, где печь для бани с теплообменником, встроенным в топку, имеет еще и бак на дымоходе. Причем эти элементы соединены между собой трубопроводами, то есть, в контуре нагрева задействован не один нагреватель, а целых два. Соответственно, такой вариант вобрал в себя все преимущества и недостатки разных модификаций. Опять же, данной печке все равно потребуется отдельная накопительная емкость поскольку вода в баке закипит достаточно быстро.
Установка теплообменника
Проще всего производится установка теплообменника в бане, когда он идет в комплекте с приобретаемой металлической печью. Надо лишь внимательно изучить инструкцию по эксплуатации и выполнить сборку в соответствии со схемой. Останется только осуществить подключение к системе, об этом будет сказано ниже. Иное дело – монтаж водяного контура в газоход или топку кирпичной печи. Тогда регистр надо изготовить заблаговременно из черной толстостенной трубы либо нержавейки, а затем встроить его в соответствии с проектом печи.
На просторах интернета часто можно прочесть рекомендацию о том, что площадь теплообменника, то бишь его поверхности, должна составлять 1 м2. Утверждение не совсем корректное, ведь печи бывают разные, а рассчитать данный показатель довольно сложно. В этом случае лучше изготовить змеевик по принципу аналогии. То есть, надо отыскать технические характеристики на изделие любого производителя такой же мощности, как у вас, и принять указанную площадь поверхности теплообмена.
Важно. Если изготовить контур с небольшой поверхностью обмена, то вода в нем будет постоянно закипать, что недопустимо. «Перебор» с размером, наоборот, чреват долгим разогревом, в результате к моменту помывки вода в баке останется прохладной.
Что же касается дымоходных теплообменников, действующих по принципу водяного экономайзера, то такой элемент можно как приобрести в готовом виде, так и сварить из двух труб разного диаметра. Помните, чем больше длина контура, тем эффективнее он будет обмениваться теплом с дымоходной трубой.
Немного о подключении
Устанавливая теплообменник в печь, надо усвоить, что она в первую очередь предназначена для протапливания парной, а подогрев воды – функция второстепенная. Управлять двумя процессами одновременно невозможно, парилка в приоритете, поэтому воде в баке или змеевике ничего не стоит закипеть. Значит, надо обеспечить хороший отбор тепла или достаточную накопительную емкость. По этой же причине не рекомендуется применять в подобных системах циркуляционные насосы, течение горячей среды должно быть естественным.
Имея теплообменник типа змеевика или экономайзера, надо поставить в баню выносной бак, подвесив его выше уровня печи и соединив трубами, как показано на схемах:
Для монтажа системы можно применять как металлические, так и полимерные трубы, исключая полиэтиленовые. Диаметры трубопроводов для самотечных сетей следует принять не менее размеров патрубков нагревателя, а лучше – на один типоразмер больше. При этом расстояние от бака до печи не должно превышать 3 м.
Заключение
Печи для бань с водяным контуром весьма популярны, потому часто на рынке можно подобрать не только готовые изделия в комплекте, но и специальные теплообменники, что легко встраиваются в отопитель. Также при желании есть возможность усовершенствовать схему подключения, присоединив к ней трубопровод подпитки холодной воды.
Встроенный теплообменник открытого типа для банной печи
Отправим материал на почту
Чаще всего парную баню возводят на отдельном от дома фундаменте, и это получается другая постройка. Чтобы подвести туда горячую воду из бойлера, который находится в ванной, расположенной внутри дома, придется прокладывать трубопровод по воздуху или по траншее, но для горячей воды это прям плохо. Но есть очень простой выход из такой ситуации – достаточно установить теплообменник на трубу дымохода в баню, и горячая вода для мытья всегда будет к вашим услугам.
Теплообменник для бани
Попробуем разобраться в назначении теплообменника на банную печь. Это нехитрое устройство позволяет постоянно иметь в наличии горячую воду в том случае, когда топится печь. Как правило, такая емкость имеет не особо большой размер, поэтому очень быстро нагревается, что полностью обеспечивает потребности одного или маленькой группы парильщиков. Сам бак может находиться прямо в парилке, недалеко от печи, либо его выводят в моечное отделение, но на скорость нагрева воды это практически не влияет.
Виды емкостей
На чертеже, показанном выше, вы видите эллипсоидную модель емкости для горячей воды, где нагрев происходит за счет дыма от дров или угля, которыми отапливается банная печь. Такой вариант очень популярен в силу своей удобной формы – его очень легко навесить на стену, если к баку приварить крепежные кронштейны, как у электрического бойлера. Диаметр трубы должен соответствовать диаметру дымохода, чтобы их можно было плотно стыковать, и при этом угарный газ не просачивался в помещение. Размеры самой емкости могут быть произвольными, но придется учитывать одну простую закономерность – чем больше воды вмещается в посудину, тем дольше она греется.
Цилиндрические емкости, как правило, имеют небольшие размеры, и их устанавливают непосредственно на вертикальную дымоотводную трубу стартового дымохода. Понятно, что вся масса воды, закачанной в теплообменник, в данном случае будет оказывать давление на дымоотводную конструкцию печи, поэтому здесь очень важно, чтобы упор имел хорошее основание. Топочное отделение в печах-каменках, как правило, делают из толстой листовой стали, поэтому газоотводная труба просто вваривается в ее верхнюю часть. Такие теплообменники обычно не делают объемом более 20-30 литров, чтобы не создавать чрезмерного давления на топку. Тем не менее, вода нагревается очень быстро и её достаточно для нескольких человек.
Видео описание
Пять преимуществ встроенного теплообменника банной печи перед универсальным.
Принцип работы открытого теплообменника
Ранее привычная схема подключения теплообменника в бане была следующей: внутри топки или на патрубок дымохода монтировали теплообменный контур в виде змеевика, чтобы как можно больше жидкости вступало в контакт с открытым пламенем или горячим дымоходом. Для этой цели использовали медную или стальную трубу, а иногда сваривали бачок из нержавеющей стали. Вода в такой теплообменник поступала из наружного бака самотеком, и устанавливали его, как правило, неподалеку от печи. Из-за низкой скорости циркуляции жидкость успевала прогреваться до 85-90°C, но этого вполне хватало.
Принцип устройства современных теплообменников остался очень похожим, так как основным источником теплокалорий по-прежнему остается печь. Но все остальное изменилось: емкость с водой находится снаружи, и жидкость греется за счет горячих газов, которые выбрасываются в атмосферу. У такой системы есть определенные преимущества. Во-первых, тепловая энергия топки не расходуется на подогрев – это, вместо топки, делает стальная дымоотводная труба. Во-вторых, если бак для горячей воды установить в моечном отделении, то он будет дополнительно обогреваться от температуры воздуха в помещении.
Закачка воды в предварительную емкость перед теплообменником может производиться либо вручную, либо придется подвести холодный трубопровод из дома и открывать его по необходимости. В то время, когда вы решили протопить баню, водный поток можно регулировать запорной арматурой, если установить кран на месте подачи у входа в емкость. Кроме того, на теплообменнике на всякий случай нужно установить подрывной клапан, так как если долго не использовать постоянно подогреваемую жидкость – она закипит. Еще нужно приспособить маленькую емкость в качестве расширительного бака, к которому будет подключен душ.
Примечание: стальные внутренние или внешние теплообменники не являются накопительной емкостью для горячей воды, поэтому вам все равно придется варить или приобретать готовый бак – он одновременно послужит в качестве расширительного резервуара.
По сути, мы здесь рассмотрели два способа нагрева воды в емкостях – самоварный (от дымоотводной трубы) и прямой (от топки банной печи). Какой из них лучше выбрать – смотрите сами, а ниже сможете узнать о некоторых подробностях монтажа.
Какие материалы можно использовать
Водогрейный бак, который одновременно будет выполнять функции теплообменника (это, как правило, емкости самоварного типа), изготавливаются из стали разных марок. Лучше всего, конечно, если это будет нержавеющая или оцинкованная листовая сталь толщиной 1,5-2 мм. Конечно, емкость можно сварить из обычного металла, но вариант с оцинковкой и нержавейкой предусматривает меньшее количество накипи при нагреве воды, точнее, образование накипи никуда не денется, но её гораздо легче удалять при профилактическом обслуживании. У кого есть дома листы из алюминиевых или медных сплавов могут использовать их, но тогда емкость получится слишком дорогостоящей и варить её сложнее, нежели сталь.
Монтаж теплообменника самоварного типа
Давайте попробуем разобраться, как смонтировать теплообменника самоварного типа в своей парилке на дымоотвод банной печи. Возьмем стандартные материалы с общепринятыми размерами, а также обойдемся стандартными инструментами.
Материалы и инструменты
Вам понадобится мало материалов, но больше инструментов:
Примечание: выбирать материал для сварки теплообменника (оцинковка или нержавейка) можете самостоятельно, но оптимальная толщина листа и стенок трубы 1,5-2 мм.
Раскрой листа
У вас ещё остается часть отрезанного листа 743×1000 мм (1 мм съедается на ширине реза). Теперь возьмите ученический циркуль и начертите на этой заготовке две окружности по 400 мм в диаметре. Если у вас есть дома готовальня, то это еще лучше, так как там вместо грифеля мощно вставить иглу и, тем более, изогнуть чертящую ножку так, чтобы она оказалась под прямым углом относительно поверхности. Когда расчертите окружности, оставьте крестики в центре каждой из них – это можно сделать иглой на ножке циркуля или чертилкой. Теперь аккуратно вырезаете болгаркой два диска по заданным размерам и обработайте кромки наждачной бумагой или той же УШМ, чтобы в дальнейшем не порезаться.
Видео описание
Теплообменник в печь.
Переходим к более сложному заданию – нужно будет в обоих дисках вырезать корончатой фрезой два отверстия по 100 мм диаметром под трубу для дымоотвода. Чтобы отверстия получились точно по центру, у вас уже должны быть начерчены крестики, о которых говорилось выше. Для наиболее точной центровки сначала просверлите отверстия тоненьким (2-3 мм) сверлом и только тогда используйте корончатую фрезу с алмазным напылением. Сложность в данном случае заключается в том, что металл толщиной 1,5-2,0 мм будет прогибаться, если его сверлить коронкой на весу, поэтому понадобится какое-то плотное и в то же время нетвердое основание.
Лучше всего для той цели подойдет песок, поверхность которого нужно сделать ровной, чтобы туда плотно легла заготовка, а для удобства его можно набрать в картонный или деревянный ящик. Помимо плотного основания для сверления листовой стали нужна неподвижность заготовки, так как зажать диск на песчаной подушке вам не удастся, то уприте круг в угол ящика, а с противоположной стороны придерживайте пальцами, но лучше пассатижами. Если хотите, можете поменять порядок действий местами – сначала просверлите круглое отверстие под дымоход, а потом вырезайте болгаркой диск для крышки цилиндра. Если четырехугольную заготовку упереть в угол ящика, её будет гораздо удобнее удерживать во время сверления.
На одном из дисков, чтобы не устанавливать подрывной клапан, просверлите ступенчатым сверло отверстие нужного диаметра для пробки, которая будет свободно открываться и закрываться. Пробку можно сделать из кусочка нержавеющей трубки, приварив сверху шляпку или из кусочка полипропиленовой трубы Ø 20 мм, напаяв с одного конца заглушку. Второй вариант будет даже удобнее первого, так как пробку из ППР даже при закипевшей воде можно открыть и закрыть голыми руками. При сильном давлении, если пар не пробьется в месте закупорки, пробку попросту вытолкнет из емкости – это очень удобно и в разы дешевле подрывного клапана.
Теперь нужно сварить цилиндр из листа 1256×800 мм. Если вы будете работать без подсобника, то будет очень сложно, но для фиксации краёв прямоугольника понадобятся тиски. Теперь зажмите в тисках уголок листа так, чтобы несколько сантиметров прямоугольника оказались выше прижимных губок, а остальная часть свисала к полу. Если у вас есть помощник, пусть свернет цилиндр кромка к кромке и удерживает, а вы или кто-то другой пусть прихватит шов в трех точках (края и средину). Теперь остается только хорошо проварить стык, чтобы не просочилась вода. Имейте в виду, если у вас нет достаточно практики в сварочных работах, то такой шов вы не сделаете самостоятельно – лучше пригласите профессионального сварщика.
После того, как обобьете окалину с цилиндра, можно заняться штуцерами для холодной и горячей воды. В данном случае следует поступать именно в такой очередности: сначала штуцеры, а потом крышки и труба, чтобы стружка и брызги расплавленного металла не оставались внутри емкости. В верхней и нижней части бака ступенчатым сверлом сделайте два отверстия на холодную и горячую воду под резьбовой фитинг, только сначала продумайте их место расположения, чтобы оно оказалось удобным для подключения. Переходные фитинги на подключение PPR-20 должны быть из нержавеющей или оцинкованной стали, как об этом уже упоминалось в перечне «Материалы и инструменты».
Теперь нужно аккуратно приварить обе крышки, но сначала проверьте, проходит ли сквозь них кусок трубы для вставки. Дело в том, что у этой трубы Ø 100 мм может оказаться не наружным, а внутренним размером, и тогда отверстия в крышках вам придется растачивать напильником. Это долго, но ничего лучше вы не придумаете, впрочем, можно также выполнить такую операцию при помощи корончатой фрезы, но для этого оба диска обязательно нужно зажать в тисках. Именно оба сразу, чтобы ускорить процесс, и вам останется только примерять при растачивании отверстия его проходимость с помощью трубы. Когда приварите крышки, вставьте в отверстия сотую трубу и тоже аккуратно обварите. Все, теплообменник готов к установке и эксплуатации.
Готовый теплообменник врежьте в вертикальную трубу, выходящую из топки, как можно ниже (насколько позволит конструкция печи и самой парилки), чтобы не растрачивать КПД от горячего дыма. На нижний и верхний резьбовой штуцер накрутите резьбовые паечные фитинги PPR-20. Далее можете приступать к разводке холодной и горячей воды. Обратите внимание, что полипропиленовая труба PPR-20 должна быть армирована алюминиевой фольгой или стеклотканью (PN-20), то есть, вдоль трубы вы сможете прочесть надписи PPR-20 PN-20. Эти трубы будут идти от бака с холодной водой, и отводить горячую воду. Ни в коем случае не используйте PPR-20 PN-10 или PPR-20 PN-16 без армирования – они могут прогнуться в горячей парилке.
Видео описание
Почему натрубный лучше всех; теплообменники для печи в бане: как они работают, 3 основных вида.
Заключение
Мы не станем рассматривать, как правильно сделать разводку холодной и горячей воды полипропиленовыми трубами, так как это тема для отдельной статьи, а наша цель – теплообменная емкость. Тем не менее, вам будет гораздо выгоднее установить баки для холодной и горячей воды в парилке (если, конечно, позволит ее площадь), чтобы тратить меньше тепловой энергии на нагрев (это ускорит процесс теплообмена).